JP3540715B2 - Underwater propagation signal receiver - Google Patents

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JP3540715B2 JP2000125923A JP2000125923A JP3540715B2 JP 3540715 B2 JP3540715 B2 JP 3540715B2 JP 2000125923 A JP2000125923 A JP 2000125923A JP 2000125923 A JP2000125923 A JP 2000125923A JP 3540715 B2 JP3540715 B2 JP 3540715B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば所定深度の地下から発信され、水中伝達により地上に達した信号を受信する水中伝播信号の受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、所定深度の地下に存在する信号源から発信され、水中伝達により送信された信号を受信する装置は、例えば図4のように構成されていた。図4において、1a,1bは信号入力部の入力端子であり、地上の受信地点に設けられている。
【0003】
入力端子1a,1bから入力された入力信号は狭帯域ろ波器2aにより所定周波数帯のみがろ波されて増幅器3aによって増幅され、さらに狭帯域ろ波器2bにより所定周波数帯のみがろ波されて増幅器3bによって増幅される。
【0004】
4は増幅器3bの出力信号の中から参照用しきい値を越えるレベルの信号を検出するキャリア検出器である。このキャリア検出器4で検出された信号はデジタル信号処理回路5でデジタル信号に変換処理される。
【0005】
図4の構成は通常、通信事業者の回線で採用されている手法であり、狭帯域のろ波器2a,2bをできるだけ前段に配備するのは、不要な周波数成分を早めに除去し、混変調などの発生を防止し、目的とする受信周波数を重点的に増幅させるためである。
【0006】
通信事業者の回線の場合、受信入力レベルは低くとも−43dBm程度であり、このレベルのキャリア検出ができればよいので、受信器の増幅度も60dB程度で十分である。また、受信不感動レベルを例えば−48dBmに設定しても、回線の雑音レベルはそれより十分低いので、雑音が不感動レベルを左右することはない。これらの優位性は、通信事業者が低損失で低雑音な質の良い回線を常に提供するようにしているため可能なのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、建造物の基礎工事用掘削機のように、例えば80m程度の地下の水中で動作する機械の動作情報を地下から発信し地上で受信する場合、図4のような従来の技術で受信できるのは掘削機の深度で15m位までである。40mあるいはそれより深い所で動作する掘削機の発信する信号の減衰度は大きく、信号を受信するには、140dB程度以上の増幅度がないと実用にならない。
【0008】
ここで従来の図4の装置のように、狭帯域のろ波器を前段に配置する方法によって、140dB以上の高い増幅度を全体で得ようとするなら、通常の技術では至難の業である。なぜならば狭帯域ろ波器の中心付近に於ける周波数で位相の変位が大きいためである。すなわち浮遊容量が微少であっても、また電源又は接地回路系の導体のインダクタンスが微少であっても、高い増幅度と位相変位との相乗効果で発振を起こすためである。
【0009】
また一般的には、たとえ外部から混入する雑音がなくても、受信器の入力回路の抵抗で発生する熱雑音やショットノイズが存在するので、それより低いレベルの入力信号を増幅するのは原理的に不可能であるとされていることである。
【0010】
また、従来のキャリア検出方法は、例えば図4のキャリア検出器4のように信号が存在するか否かの判断であり、検出する信号が参照するしきい値を越えるレベルであるか否かで判断している。このため雑音レベルよりも入力信号が十分高くないと判断が曖昧になってしまう。すなわち雑音に埋もれかけている信号のキャリア検知は従来の技術では不可能である。
【0011】
さらに従来の技術を導入したとき、掘削機で作業を開始したときは地下0mのところに発信器があり、受信レベルは+数10dBm相当と高い。一方地下40m以下から発信された信号の地上での受信レベルは−140dBm相当以下であり、入力回路の抵抗で発生する雑音や、入力回路に混入する雑音に埋もれかけている。
【0012】
このような入力信号のレベル差がそのまま検波器に入力されると、信号の有り無しの識別が困難である。これに対しては、通常、自動利得調整回路で対処しているが、雑音レベルに埋もれかけた微弱な信号の自動利得調整機能は動作しない。
【0013】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、発振を起こさずに十分な増幅度が得られるとともに雑音に埋もれかけている信号の検出を可能とし、且つ入力信号のレベル差が大であっても確実に信号の有無の識別を行うことができる水中伝播信号の受信装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の水中伝播信号の受信装置は、水中伝達によって送信された水中伝播信号を受信する受信装置において、信号入力部に過大入力保護手段を設け、前記過大入力保護手段の出力側に、設定した周波数以上の周波数信号を通過させるとともに振幅圧縮機能を有した第1の増幅手段と、設定した周波数以下の周波数信号を通過させるとともに振幅圧縮機能を有した第2の増幅手段とを直列に設け、前記第1および第2の増幅手段の直列体の出力側に、振幅圧縮機能を有し所望の周波数信号を選択する第3の増幅手段を設け、前記第3の増幅手段の出力側に、該第3の増幅手段の出力信号のうち、所定レベル以上であり且つ所定時間以上持続する信号を出力する検波手段を設けて構成したことを特徴としており、
また前記第1および第2および第3の増幅手段の各振幅圧縮機能は、信号振幅の極性に対して略対称的な圧縮特性を有していることを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の一実施形態例を説明する。図1において図4と同一部分は同一符号をもって示している。入力端子1a,1bから入力された入力信号は過大入力保護回路10を介して高域ろ波器11に供給され、設定周波数以上の周波数信号のみが通過する。この高域ろ波器11の出力信号は増幅器3cで増幅された後、振幅制限回路12aにおいて振幅が制限される。
【0016】
振幅制限回路12aの出力信号は低域ろ波器13に供給されて、設定周波数以下の周波数信号のみが通過する。この低域ろ波器13の出力信号は増幅器3dで増幅された後、振幅制限回路12bにおいて振幅が制限される。
【0017】
振幅制限回路12bの出力信号は増幅器3eで増幅された後、振幅制限回路12cにおいて振幅が制限される。振幅制限回路12cの出力信号は選択増幅器14に供給されて所望の周波数信号のみが選択増幅される。
【0018】
選択増幅器14の出力信号は検波器15において参照用しきい値と比較されて該しきい値以上のレベルの信号が抽出される。検波器15の出力信号はキャリア判定器16において、その持続時間が設定時間以上であるか否かが判定され、設定時間以上継続した信号が目的とする受信信号として出力される。
【0019】
このキャリア判定16の出力信号はデジタル信号処理回路5でデジタル信号に変換される。
【0020】
また前記高域ろ波器11、低域ろ波器13および増幅器3c〜3eを振幅圧縮回路付きとして構成した実施形態例を図2に示す。図2において図1と同一部分は同一符号をもって示している。
【0021】
入力端子1a,1bから入力された入力信号は過大入力保護回路10を介して振幅圧縮回路付高域ろ波増幅器20aに供給される。この振幅圧縮回路付高域ろ波増幅器20aは設定周波数以上の周波数信号を通過させて増幅するとともに振幅圧縮を行う。
【0022】
振幅圧縮回路付高域ろ波増幅器20aの出力信号は振幅圧縮回路付低域ろ波増幅器21aに供給される。この振幅圧縮回路付低域ろ波増幅器21aは設定周波数以下の周波数信号を通過させて増幅するとともに振幅圧縮を行う。
【0023】
振幅圧縮回路付低域ろ波増幅器21aの出力信号は振幅圧縮回路付高域ろ波増幅器20bに供給される。この振幅圧縮回路付高域ろ波増幅器20bは設定周波数以上の周波数信号を通過させて増幅するとともに振幅圧縮を行う。
【0024】
振幅圧縮回路付高域ろ波増幅器20bの出力信号は振幅圧縮回路付低域ろ波増幅器21bに供給される。この振幅圧縮回路付低域ろ波増幅器21bは設定周波数以下の周波数信号を通過させて増幅するとともに振幅圧縮を行う。
【0025】
振幅圧縮回路付低域ろ波増幅器21bの出力信号は選択増幅器14a,14bに供給される。選択増幅器14a,14bは所望の周波数信号Fa,FZのみを各々選択増幅し、検波器15a,15bに各々出力する。検波器15a,15bは各入力信号と参照用しきい値とを比較し、該しきい値以上のレベルの信号を抽出する。検波器15a,15bの出力信号はキャリア判定器16において、その持続時間が設定時間以上であるか否かが判定され、設定時間以上継続した信号が目的とする受信信号として出力される。
【0026】
このキャリア判定器16の出力信号はデジタル信号処理回路5でデジタル信号に変換される。
【0027】
前記図1、図2の回路構成において、振幅制限回路12a〜12cおよび振幅圧縮回路付高域ろ波増幅器20a,20bおよび振幅圧縮回路付低域ろ波増幅器21a,21bの各振幅圧縮機能は、図3に示すように入力信号振幅の極性に対して略対称的な圧縮特性を有している。
【0028】
この振幅圧縮回路(振幅制限回路)は、ダイオード2個を逆向きに並列接続した形式で振幅制限を行う回路が基本である。ゲルマニウムダイオードなら順方向の飽和電圧が約0.3Vで、シリコンダイオードなら約0.7Vである。
【0029】
例えばゲルマニウムダイオードのみで振幅圧縮回路(振幅制限回路)を構成するならば、縦続増幅段の回路上のどの点もピークで±0.3Vを越えないから、内部で自己発振が起きにくい。微少レベルを扱う初段の増幅器を含めて、全ての増幅器にこの振幅圧縮回路(振幅制限回路)を入れることがこの発明の要点である。なおこの飽和電圧より十分低いレベルの信号への振幅圧縮効果はないので、相応の利得が得られる。
【0030】
また、前段で狭帯域ろ波器を使用せず、高域ろ波器と低域ろ波器のみを使用するので、各段での位相の大幅な変位がないため、やはり内部で自己発振が起きにくい。
【0031】
選択増幅器14,14a,14bの役目は、目的とする受信信号のみを選択することにあるが、その入力は、受信入力信号、外部からの雑音、入力回路の抵抗で発生した雑音、段間で発生した雑音等が混合し振幅圧縮を受けた信号となっている。
【0032】
この選択増幅器14,14a,14bの選択度が高いほど雑音に埋もれかけた信号を取り出しやすい。ただし増幅度が高すぎると、出力振幅がほぼ供給電源一杯まで振れることになり、内部結合で発振状態に陥る恐れがあるので適切に調整することが必要である。
【0033】
選択増幅器14,14a,14bの直前にシリコンダイオードによる振幅圧縮器を使用すると、選択増幅器の増幅度をあまり高くしなくても必要な検波入力レベルが得られるので、発振防止になる。
【0034】
検波器15,15a,15bは崩落線検波器でもよいが、コヒーレント検波器ならさらに信号対雑音比が低下しても安定な受信が期待できる。雑音の周波数成分は雑多であり、雑音周波数が受信しようとする信号周波数をよぎることがある。
【0035】
これは確率的に起こり得る現象であるが、通常、その周波数範囲に留まる時間、すなわち選択増幅器14,14a,14bから出力される時間がある一定時間以内であることや、経験的に波形で3周期以下であること等を確認している。
【0036】
したがって本発明ではキャリア検出に際し、レベルのしきい値を設定し、しきい値以上の信号であることをキャリア検出の最初の条件とし、さらにその持続時間も含めて判定する(キャリア判定器16)ように構成している。前記しきい値以上の信号の持続時間はタイムパルスでカウントするか、積分回路で遅延させる等の手段を講じることにより、十分実用になる。
【0037】
ただしこの判定に必要な時間が無駄になり、伝送速度を遅くしなければならなくなるので、可聴周波数帯での伝送であれば50〜100bps程度での運用とする。
【0038】
さらに、本発明の回路方式によれば、例えば地下深度の違いにより入力信号のレベルに200dB程度の差があっても、受信装置の入力段に設けた過大入力保護回路により保護することができ、十分に適応することができる。
【0039】
これに対して通常の自動利得調整装置では、信号レベルが雑音に埋もれかけているような微弱な入力に対してまで適応できない。
【0040】
尚前記振幅圧縮回路(振幅制限回路)は、入力信号振幅の極性に対する圧縮特性が略対称的な振幅圧縮回路を使用しているので、奇数次の高調波が内部で発生することを抑制することができる。
【0041】
また本発明のより具体的な実施形態例としては、図2の選択増幅器14a,14bの設定周波数Fa,FZを、例えば周波数変調方式でFa=2100HZ,FZ=1300HZに設定する。
【0042】
この場合はFZ=1300HZとしたので、高域ろ波器(20a,20b)の帯域は1300HZ以上に設定し、またFa=2100HZとしたので、低域ろ波器(21a,21b)の帯域は2100HZ以下に設定する。
【0043】
そして通信速度を100bpsとしたとき、FaまたはFZの最低持続時間が10msなので、キャリア判定器16の信号持続判定時間を3ms程度に設定する。また通信速度を50bpsとしたときは、FaまたはFZの最低持続時間が20msなので、キャリア判定器16の信号持続判定時間を5〜7ms程度に設定することができる。通信速度を下げるにしたがい、ビット誤り率の向上が期待できる。
【0044】
尚前記実施形態例では、高域ろ波を行った後に低域ろ波を行っているが、これに限らず低域ろ波を行った後に高域ろ波を行うように構成しても良い。
【0045】
また本発明を構成する第1〜第3の増幅手段および検波手段は、前記実施形態例のものに限らず、同様の機能を有する他の回路で構成しても良い。
【0046】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第1〜第3の増幅手段は振幅圧縮機能を有しているので、内部自己発振は起こらず、十分な増幅度を得ることができる。
【0047】
また装置の前段において狭帯域ろ波器を使用しないので、各段における位相の大幅な変位がないため、内部自己発振は起こらず、十分な増幅度を得ることができる。
【0048】
また検波手段は、所望の周波数信号を選択した信号のうち、所定レベル以上であり且つ所定時間以上持続する信号を出力するように構成しているので、雑音に埋もれかけている弱い信号も検出することができる。
【0049】
また過大入力保護手段を設けているので、レベル差の大きい入力信号に対しても十分に信号の有無を検出することができる。特に、例えば掘削機の動作により地下0mから地下40m以下(例えば80m)の深度まで発信器が移動するように、受信した入力レベル差が極めて大きい信号を取り扱う分野に適用して、大きな効果を奏する。
【0050】
また第1〜第3の増幅手段の各振幅圧縮機能を、信号振幅の極性に対して略対称的な圧縮特性を有するように構成することにより、奇数次の高調波が内部で発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例を表すブロック図。
【図2】本発明の他の実施形態例を表すブロック図。
【図3】本発明の振幅圧縮機能の入出力特性を表す特性図。
【図4】従来の水中伝播信号の受信装置の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
1a,1b…入力端子
3a〜3e…増幅器
5…デジタル信号処理回路
10…過大入力保護回路
11…高域ろ波器
12a〜12c…振幅制限回路
13…低域ろ波器
14,14a,14b…選択増幅器
15,15a,15b…検波器
16…キャリア判定器
20a,20b…振幅圧縮回路付高域ろ波増幅器
21a,21b…振幅圧縮回路付低域ろ波増幅器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an underwater propagation signal receiving apparatus for receiving a signal transmitted from underground at a predetermined depth and reaching the ground by underwater transmission, for example.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a device that receives a signal transmitted from a signal source existing underground at a predetermined depth and transmitted by underwater transmission has been configured, for example, as shown in FIG. In FIG. 4, reference numerals 1a and 1b denote input terminals of a signal input unit, which are provided at reception points on the ground.
[0003]
The input signals input from the input terminals 1a and 1b are filtered only in a predetermined frequency band by the narrow band filter 2a, amplified by the amplifier 3a, and further filtered only in the predetermined frequency band by the narrow band filter 2b. And is amplified by the amplifier 3b.
[0004]
Reference numeral 4 denotes a carrier detector for detecting a signal having a level exceeding a reference threshold from the output signal of the amplifier 3b. The signal detected by the carrier detector 4 is converted into a digital signal by a digital signal processing circuit 5.
[0005]
The configuration shown in FIG. 4 is a method usually employed in the line of a telecommunications carrier, and the provision of the narrow-band filters 2a and 2b as early as possible eliminates unnecessary frequency components as early as possible, and This is for preventing the occurrence of modulation or the like and for amplifying the intended reception frequency with emphasis.
[0006]
In the case of a line of a telecommunications carrier, the reception input level is at least about -43 dBm, and it is sufficient that the carrier can be detected at this level, so that the amplification of the receiver is about 60 dB. Further, even if the reception dead level is set to, for example, -48 dBm, the noise level of the line is sufficiently lower than that, so that the noise does not influence the dead level. These advantages are possible because carriers always provide good quality circuits with low loss and low noise.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of transmitting operation information of a machine that operates underwater about 80 m underground, such as an excavator for foundation work of a building, from the underground and receives it on the ground, it can be received by the conventional technology as shown in FIG. It is up to about 15m at the depth of the excavator. A signal transmitted by an excavator operating at a depth of 40 m or deeper has a large attenuation, and it is not practical to receive a signal without an amplification of about 140 dB or more.
[0008]
Here, if a high amplification degree of 140 dB or more is to be obtained as a whole by a method of arranging a narrow-band filter in the preceding stage as in the conventional apparatus of FIG. . This is because the phase shift is large at a frequency near the center of the narrow band filter. That is, even if the stray capacitance is very small, and even if the inductance of the conductor of the power supply or the ground circuit system is small, oscillation is caused by a synergistic effect of high amplification and phase displacement.
[0009]
In general, even if there is no external noise, there is thermal noise and shot noise generated by the resistance of the input circuit of the receiver. Is considered impossible.
[0010]
Further, the conventional carrier detection method is, for example, a determination as to whether or not a signal is present as in the case of the carrier detector 4 in FIG. 4, and is based on whether or not the detected signal has a level exceeding a reference threshold value. Deciding. For this reason, the judgment becomes ambiguous if the input signal is not sufficiently higher than the noise level. That is, carrier detection of a signal buried in noise is impossible with the conventional technology.
[0011]
Furthermore, when the conventional technology is introduced, when the work is started with the excavator, there is a transmitter at 0 m underground, and the reception level is as high as + several tens dBm. On the other hand, the reception level on the ground of a signal transmitted from 40 m or less underground is equal to or less than -140 dBm, and is buried in noise generated by the resistance of the input circuit and noise mixed into the input circuit.
[0012]
If such a level difference of the input signal is directly input to the detector, it is difficult to determine whether the signal is present or not. This is usually dealt with by an automatic gain adjustment circuit, but the automatic gain adjustment function of a weak signal buried in the noise level does not operate.
[0013]
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to obtain a sufficient amplification degree without causing oscillation, to enable detection of a signal buried in noise, and to reduce a level difference between input signals. An object of the present invention is to provide an underwater propagation signal receiving device that can reliably identify the presence or absence of a signal even if the signal is large.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The underwater propagation signal receiving apparatus of the present invention for solving the above-mentioned problems is a receiving apparatus for receiving an underwater propagation signal transmitted by underwater transmission, wherein a signal input unit is provided with excessive input protection means, and the excessive input protection means is provided. A first amplifying means having a frequency signal higher than a set frequency and having an amplitude compression function, and a second amplifier having a frequency signal lower than the set frequency and having an amplitude compression function. Means are provided in series, and a third amplification means having an amplitude compression function and selecting a desired frequency signal is provided on the output side of the series body of the first and second amplification means, and the third amplification means is provided. On the output side of the means, a detection means for outputting a signal which is higher than a predetermined level and lasts for a predetermined time or more among the output signals of the third amplifying means is provided,
Each of the amplitude compressing functions of the first, second and third amplifying means is characterized in that it has a compression characteristic substantially symmetric with respect to the polarity of the signal amplitude.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. The input signals input from the input terminals 1a and 1b are supplied to the high-pass filter 11 via the excessive input protection circuit 10, and only the frequency signals higher than the set frequency pass. After the output signal of the high-pass filter 11 is amplified by the amplifier 3c, the amplitude is limited by the amplitude limiting circuit 12a.
[0016]
The output signal of the amplitude limiting circuit 12a is supplied to the low-pass filter 13, and only the frequency signal equal to or lower than the set frequency passes. After the output signal of the low-pass filter 13 is amplified by the amplifier 3d, the amplitude is limited by the amplitude limiting circuit 12b.
[0017]
After the output signal of the amplitude limiting circuit 12b is amplified by the amplifier 3e, the amplitude is limited by the amplitude limiting circuit 12c. The output signal of the amplitude limiting circuit 12c is supplied to a selection amplifier 14, and only a desired frequency signal is selectively amplified.
[0018]
The output signal of the selection amplifier 14 is compared with a reference threshold value in a detector 15 and a signal having a level higher than the threshold value is extracted. The output signal of the detector 15 is determined by the carrier determiner 16 as to whether or not its duration is equal to or longer than a set time, and a signal having continued for the set time or longer is output as a target reception signal.
[0019]
The output signal of the carrier determination 16 is converted by the digital signal processing circuit 5 into a digital signal.
[0020]
FIG. 2 shows an embodiment in which the high-pass filter 11, the low-pass filter 13 and the amplifiers 3c to 3e are provided with an amplitude compression circuit. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0021]
Input signals input from the input terminals 1a and 1b are supplied to a high-pass filter amplifier 20a with an amplitude compression circuit via an excessive input protection circuit 10. The high-pass filter amplifier 20a with an amplitude compression circuit passes and amplifies a signal having a frequency equal to or higher than a set frequency, and performs amplitude compression.
[0022]
The output signal of the high-pass filter 20a with the amplitude compression circuit is supplied to the low-pass filter 21a with the amplitude compression circuit. The low-pass filter amplifier 21a with an amplitude compression circuit passes and amplifies a frequency signal equal to or lower than a set frequency and performs amplitude compression.
[0023]
The output signal of the low-pass filter with amplitude compression circuit 21a is supplied to the high-pass filter with amplitude compression circuit 20b. The high-pass filter amplifier 20b with an amplitude compression circuit passes and amplifies a frequency signal equal to or higher than a set frequency and performs amplitude compression.
[0024]
The output signal of the high-pass filter 20b with the amplitude compression circuit is supplied to the low-pass filter 21b with the amplitude compression circuit. The low-pass filter amplifier 21b with an amplitude compression circuit passes and amplifies a frequency signal equal to or lower than a set frequency and performs amplitude compression.
[0025]
The output signal of the low-pass filter with amplitude compression circuit 21b is supplied to the selection amplifiers 14a and 14b. Selection amplifier 14a, 14b are respectively selected amplifies only a desired frequency signal F a, F Z, respectively output detector 15a, to 15b. The detectors 15a and 15b compare each input signal with a reference threshold and extract a signal having a level higher than the threshold. The output signals of the detectors 15a and 15b are determined by the carrier determiner 16 as to whether or not the duration is longer than a set time, and a signal that has continued for the set time or longer is output as a target reception signal.
[0026]
The output signal of the carrier determiner 16 is converted by the digital signal processing circuit 5 into a digital signal.
[0027]
1 and 2, the amplitude compression functions of the amplitude limiting circuits 12a to 12c, the high-pass filter amplifiers 20a and 20b with an amplitude compression circuit, and the low-pass filter amplifiers 21a and 21b with an amplitude compression circuit are as follows. As shown in FIG. 3, it has a compression characteristic substantially symmetric with respect to the polarity of the input signal amplitude.
[0028]
This amplitude compression circuit (amplitude limiting circuit) is basically a circuit for limiting the amplitude in a form in which two diodes are connected in parallel in opposite directions. The forward saturation voltage is about 0.3 V for a germanium diode and about 0.7 V for a silicon diode.
[0029]
For example, if an amplitude compression circuit (amplitude limiting circuit) is constituted only by germanium diodes, no self-oscillation is likely to occur internally at any point on the circuit of the cascade amplification stage because the peak does not exceed ± 0.3 V. The gist of the present invention is to incorporate this amplitude compression circuit (amplitude limiting circuit) in all amplifiers including the first-stage amplifier that handles minute levels. It should be noted that there is no amplitude compression effect on a signal having a level sufficiently lower than the saturation voltage, so that a corresponding gain can be obtained.
[0030]
In addition, since only the high-pass filter and low-pass filter are used without using the narrow-band filter in the previous stage, there is no significant displacement of the phase in each stage. Hard to get up.
[0031]
The role of the selection amplifiers 14, 14a, and 14b is to select only the intended reception signal. The input of the selection amplifier includes a reception input signal, external noise, noise generated by the resistance of the input circuit, and interstage noise. The generated noise and the like are mixed to form a signal subjected to amplitude compression.
[0032]
The higher the selectivity of the selection amplifiers 14, 14a, 14b, the easier it is to extract a signal buried in noise. However, if the degree of amplification is too high, the output amplitude will fluctuate almost to the full power supply, and there is a possibility that the oscillation will occur due to internal coupling. Therefore, it is necessary to appropriately adjust the amplitude.
[0033]
If a silicon diode amplitude compressor is used immediately before the selection amplifiers 14, 14a and 14b, the required detection input level can be obtained without increasing the amplification of the selection amplifier too much, thereby preventing oscillation.
[0034]
The detectors 15, 15a, and 15b may be collapsing line detectors, but a coherent detector can expect stable reception even if the signal-to-noise ratio further decreases. The frequency components of the noise are mixed and the noise frequency may cross the signal frequency to be received.
[0035]
This is a phenomenon that can occur stochastically. Usually, the time that remains in the frequency range, that is, the time that is output from the selection amplifiers 14, 14a, and 14b is within a certain time, or the empirical waveform 3 It is confirmed that it is less than the cycle.
[0036]
Therefore, in the present invention, a threshold value of the level is set at the time of carrier detection, a signal that is equal to or higher than the threshold value is set as the first condition of carrier detection, and the duration is also determined (carrier determination unit 16). It is configured as follows. By taking measures such as counting the time duration of the signal equal to or longer than the threshold value with a time pulse or delaying the duration with an integrating circuit, it becomes sufficiently practical.
[0037]
However, since the time required for this determination is wasted and the transmission speed must be reduced, the operation is performed at about 50 to 100 bps for transmission in the audible frequency band.
[0038]
Further, according to the circuit system of the present invention, even if there is a difference of about 200 dB in the level of the input signal due to a difference in the depth of the underground, for example, it can be protected by the excessive input protection circuit provided in the input stage of the receiving device, Can be well adapted.
[0039]
On the other hand, a normal automatic gain adjusting device cannot adapt to a weak input whose signal level is buried in noise.
[0040]
Since the amplitude compression circuit (amplitude limiting circuit) uses an amplitude compression circuit whose compression characteristic with respect to the polarity of the input signal amplitude is substantially symmetrical, it is necessary to suppress generation of odd-order harmonics internally. Can be.
[0041]
As more specific embodiment of the present invention, the setting of the selected amplifier 14a Figure 2, 14b of the set frequency F a, a F Z, for example, a frequency modulation scheme F a = 2100H Z, the F Z = 1300H Z I do.
[0042]
In this case was set to F Z = 1300H Z, band of the high pass filter (20a, 20b) is set to more than 1300h Z, also since the F a = 2100H Z, low-pass filter (21a, band 21b) is set below 2100H Z.
[0043]
And when the communication speed with the 100 bps, minimum duration of the F a or F Z is so 10 ms, setting the signal duration determination time of the carrier detector 16 to about 3 ms. Also when the communication speed with 50bps may minimum duration of F a or F Z is 20ms So setting the signal duration determination time of the carrier detector 16 to about 5~7Ms. As the communication speed decreases, an improvement in the bit error rate can be expected.
[0044]
In the above-described embodiment, the low-pass filtering is performed after the high-pass filtering is performed. However, the invention is not limited thereto, and the high-pass filtering may be performed after the low-pass filtering is performed. .
[0045]
Further, the first to third amplifying means and detecting means constituting the present invention are not limited to those of the above-described embodiment, but may be constituted by other circuits having the same functions.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the first to third amplifying units have an amplitude compression function, internal self-oscillation does not occur, and a sufficient amplification degree can be obtained.
[0047]
Further, since a narrow-band filter is not used in the preceding stage of the device, there is no significant displacement of the phase in each stage, so that internal self-oscillation does not occur and a sufficient amplification degree can be obtained.
[0048]
In addition, since the detection means is configured to output a signal having a predetermined level or more and lasting for a predetermined time or more, of the signals selected from the desired frequency signal, the detection means also detects a weak signal buried in noise. be able to.
[0049]
Further, since the excessive input protection means is provided, it is possible to sufficiently detect the presence / absence of an input signal having a large level difference. Particularly, for example, the present invention is applied to a field in which a signal having a very large input level difference is received such that the transmitter moves from a depth of 0 m underground to a depth of 40 m or less (for example, 80 m) by the operation of an excavator, and a great effect is obtained. .
[0050]
Further, by configuring each amplitude compression function of the first to third amplification means to have a compression characteristic substantially symmetrical with respect to the polarity of the signal amplitude, odd-order harmonics are generated internally. Can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing input / output characteristics of the amplitude compression function of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional underwater propagation signal receiving device.
[Explanation of symbols]
1a, 1b Input terminals 3a to 3e Amplifier 5 Digital signal processing circuit 10 Excessive input protection circuit 11 High frequency filters 12a to 12c Amplitude limiting circuit 13 Low frequency filters 14, 14a, 14b Selection amplifiers 15, 15a, 15b Detector 16 Carrier determiners 20a, 20b High-pass filter amplifiers 21a, 21b with amplitude compression circuit Low-pass filter amplifier with amplitude compression circuit

Claims (2)

水中伝達によって送信された水中伝播信号を受信する受信装置において、
信号入力部に過大入力保護手段を設け、
前記過大入力保護手段の出力側に、設定した周波数以上の周波数信号を通過させるとともに振幅圧縮機能を有した第1の増幅手段と、設定した周波数以下の周波数信号を通過させるとともに振幅圧縮機能を有した第2の増幅手段とを直列に設け、
前記第1および第2の増幅手段の直列体の出力側に、振幅圧縮機能を有し所望の周波数信号を選択する第3の増幅手段を設け、
前記第3の増幅手段の出力側に、該第3の増幅手段の出力信号のうち、所定レベル以上であり且つ所定時間以上持続する信号を出力する検波手段を設けて構成したことを特徴とする水中伝播信号の受信装置。
In a receiving device that receives an underwater propagation signal transmitted by underwater transmission,
Provide excessive input protection means in the signal input section,
On the output side of the excessive input protection means, a first amplifying means having a frequency signal higher than a set frequency and having an amplitude compression function, and a frequency signal having a frequency lower than the set frequency and having an amplitude compression function are provided. Provided in series with the second amplification means,
On the output side of the series body of the first and second amplifying means, there is provided a third amplifying means having an amplitude compression function and selecting a desired frequency signal;
On the output side of the third amplifying means, there is provided a detecting means for outputting a signal which is higher than a predetermined level and lasts for a predetermined time or more among the output signals of the third amplifying means. Underwater propagation signal receiving device.
前記第1および第2および第3の増幅手段の各振幅圧縮機能は、信号振幅の極性に対して略対称的な圧縮特性を有していることを特徴とする請求項1に記載の水中伝播信号の受信装置。2. The underwater propagation according to claim 1, wherein each amplitude compression function of the first, second and third amplifying means has a compression characteristic substantially symmetric with respect to the polarity of the signal amplitude. Signal receiving device.
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